Funktionelle ikke-lineære optiske nanopartikler syntetiseret ved laserablation

Ikke-lineær optik er en vigtig forskningsretning med forskellige anvendelser inden for laserfremstilling, fremstilling af nanostrukturer, sensordesign, optoelektronik, biofotonik og kvanteoptik osv. Ikke-lineære optiske materialer er de grundlæggende byggesten, som er kritiske for brede felter lige fra videnskabelig forskning , industriel produktion, til militær. Efter mange års udvikling er ikke-lineær optik blevet grundpillerne for forskellige grænseforskning og udbredte optiske systemer, herunder laserfremstilling, optisk billedbehandling, informationsbehandling og kommunikation samt nanoskala litografi. Fremskridt inden for dette emne kan potentielt sætte skub i mange discipliner.

Nanoteknologier har banet vejen for at konstruere nye materialer og bryde de konventionelle grænser for ikke-lineær optik. Nanopartikler er et af de vigtigste medlemmer, der er bredt undersøgt, som har en lang historie på tusinder år. Nanopartikler demonstrerer store potentialer på grund af deres fleksibilitet til at konstruere og forbedre deres ikke-lineære optiske egenskaber overlegne i forhold til deres bulk-modstykker. I det seneste årti har optiske enheder og komponenter baseret på ikke-lineære optiske nanopartikler modtaget mere og mere opmærksomhed på grund af deres forbedrede ydeevne og multifunktionelle muligheder. Mange af dem viser også god biokompatibilitet, hvilket udvider anvendelsesområdet for ikke-lineære optiske enheder.

Således er nanopartikler meget brugt til ikke-lineære optiske applikationer. For nanopartiklernes syntese er det stadig en udfordring, hvordan man producerer ikke-lineære optiske nanopartikler med stor skala, høj repeterbarhed og lave omkostninger. For at løse denne udfordring er forskellige syntesetilgange blevet undersøgt. Kemiske og laserablationsmetoder er to primære syntesemetoder. Kemiske tilgange er nyttige til at producere nanopartikler i industriel skala. For kemiske tilgange eksisterer der også begrænsninger, herunder urenheder og agglomeration. På den anden side er laserablation en mere direkte, miljøvenlig og universel metode til ikke-lineære optiske nanopartiklers syntese. Stor fleksibilitet og muligheder tilbydes for applikationer baseret på ikke-lineære optiske nanopartikler for at opfylde kravene til forskellige enheder.

Forskergruppen af ​​professor Hong Minghui fra National University of Singapore gennemgår de seneste fremskridt på den ikke-lineære optik relateret til lysets amplitude/intensitet. Den mættede absorption og optiske begrænsning er to ikke-lineære fænomener til at beskrive transmissionsændringen af ​​et materialesystem. Den mættede absorption er den proces, hvor lysabsorptionen aftager med lysintensiteten. Med andre ord har et materiale med den mættede absorption en tendens til at være mere "gennemsigtigt" under kraftigere indfaldende lysbestråling. Materialer med den mættede absorption bruges i vid udstrækning til at fremstille højeffektlasere.

På den anden side beskriver den optiske begrænsning den modsatte effekt. Et optisk begrænsende materiale reducerer transmissionen af ​​lys, når lysintensiteten øges. Derfor er den optiske begrænsning også betegnet som den omvendte mættede absorption. Det er også en kritisk effekt med applikationer lige fra beskyttende materialer, militære våben, optisk switching til højeffekt laserkilder.

På trods af deres betydning kræver både den mættede absorption og den optiske begrænsning normalt indfaldende lys med høj intensitet. Derfor observeres de for det meste i enheder, der bruger en pulserende laser med høj spidseffekt. Denne tilstand kan muligvis resultere i permanent optisk skade. Det er også en kritisk flaskehals for at begrænse praktiske anvendelser til det komplicerede design og omkostningerne til højeffektlasere. Undersøgelsen af ​​egnede materialer med overlegne ikke-lineære egenskaber er en primær forskningsretning på dette område. Fremskridtet skal ikke kun i høj grad fremme ydeevnen af ​​nuværende optiske ikke-lineære systemer, men også skabe nye muligheder for at designe funktionelle enheder til at imødekomme de stigende behov for kvanteoptik, avancerede sensorer, kunstig intelligens, næste generation af optiske computere og mange andre grænseoverskridende emner.

Denne anmeldelse, offentliggjort i Opto-Electronic Science , opsummerer de seneste fremskridt i denne retning, som fokuserer mere på metoderne med en række casestudier som belysning. Den dækker også udvidede emner for at give yderligere synspunkter om deres vigtigste fordele og resultater. Udfordringerne og fremtidige forskningstendenser er et andet fokus, hvor den nyeste forskning arbejder på at introducere nye muligheder og potentialer. Udviklingen af ​​de ikke-lineære optiske nanopartikler syntetiseret ved laserablation er opsummeret, hvilket demonstrerer dens evne til forbedret ydeevne og flere funktioner. Nanopartiklers syntese ved laserablation viser sig at være en grøn, effektiv og universel fysisk tilgang, alsidig til hurtig et-trins syntese og potentiel masseproduktion. + Udforsk yderligere

Elektrokemi til gavn for fotonik:nanorør kan styre laserimpulser